CN206095001U - 一种换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换热器，该换热器包括壳体、冷却介质入口、冷却介质出口、被冷却介质入口、被冷却介质出口、一个或多个换热单元，所述换热单元设置在所述壳体内，所述换热单元设有若干交替排列的被冷却介质通道和冷却介质通道构成，换热单元之间设有热单元间被冷却介质连接盘管和换热单元间冷却介质连接盘管，位于壳体最上层的换热单元的顶部设置有被冷却介质收集盘管、冷却介质分配盘管。本实用新型公开的换热器，冷、热物流完全呈逆流状态，热交换性能优异，能承受较高的压差，解决了设备拆卸、可维修性难题；设备金属耗量低、占地小，能够实现装置的大规模、长周期稳定运行。

Description

一种换热器

技术领域

本实用新型涉及热量交换与热回收设备领域，进一步地说，是涉及一种换热器。

背景技术

换热器广泛应用于炼油、化工、轻工、造纸、食品、医药卫生、电力等行业，是热量交换和热能回收利用的关键设备。按用途分为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器。在石油化工领域，热量综合利用水平的高低是评价工艺先进性关键指标之一。目前，国内外在换热器基础理论、工业应用方面开展了大量研究和开发工作，为开发高效、节能、环保型设备提供了理论支撑和技术保障。

专利文献CN105674765A公开了一种换热器，解决了混合换热微通道反应器的反应液混合效率低、且换热效果差的技术缺陷，提供了一种反应液混合效率高、且换热效果好的换热器。该方法的不足之处在于，难于实现大型化，生产成本较高。

专利文献CN105674770A公开了一种用于不同温度的熔盐换热的管壳式换热器，该换热器能够解决现有技术中熔盐堵塞管道及因熔盐温度高对换热管造成热膨胀的问题，提高了管壳式换热器的使用寿命。

专利文献CN203443432U公开了一种卧式两级板壳式换热器，包括左右放置的两个板壳式换热装置，两者之间设置连接管箱，换热器装置壳体分别设置壳程进出口和支撑换热器用的支座。该换热器优点在于传热效率高、金属耗量低，不足之处在于换热器内部存在较大热应力，使用寿命短。

专利文献CN1884951A公开了一种板壳式换热器，采用波纹板片作为传热元件，传热元件可以承受较高的压力，该换热器壳体空间利用率较低。

从国内外公开发表的文献、申请的专利和工业应用看，板壳式换热器在现代工业中的优势尤其显著，在重整、加氢领域得到了广泛应用。适用于从水到高粘度液体等不同介质的加热、冷却、蒸发、冷凝等各种过程，是集板式换热器－传热效率高、结构紧凑、重量轻和管壳式换热器－耐高温、承高压、密封性能好、安全可靠优点于一身的高效节能换热设备，是传统管壳式和板式换热器的理想替代产品。

根据现有技术，虽然部分改变了板壳式换热器的热交换性能，但很难解决冷热物流纯逆流、高压差以及设备的可拆、可维修性等难题。

实用新型内容

为解决现有技术中出现的问题，本实用新型提供了一种换热器，通过采用被冷却介质通道和冷却介质通道交替排列叠合或环状交替排列叠合，以及换热单元连接盘管、分配管线技术，有效地解决了冷热物流纯逆流、承受高压差以及设备拆卸、可维修性等问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种换热器，该换热器包括壳体、冷却介质入口、冷却介质出口、被冷却介质入口、被冷却介质出口、一个或多个换热单元，所述换热单元设置在所述壳体内；所述换热单元包括若干交替排列的被冷却介质通道和冷却介质通道。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、采用了被冷却介质通道和冷却介质通道密封水平交替叠合或密封环状交替叠合，能够实现冷热物流完全呈逆流状态，提高换热器的热交换性能；另外，还能承受较高的压差，确保换热器安全稳定的运行；

2、最上层的换热单元一端固定，另一端设置连接盘管，且两个换热单元之间设置有连接盘管，能够吸收换热单元与圆筒形壳体、各换热单元之间的热膨胀伸缩位移，可以大大提高换热器的可靠性；

3、该反应器可以适用于炼油、化工、电力、食品及冶金行业热交换与热回收场合。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。

图1是本实用新型提供的换热器的一种具体实施方式的结构示意图；

图2是图1所示的换热器沿A-A面的剖视图；

图3是本实用新型提供的换热器的另一种具体实施方式的结构示意图；

图4是图3所示的换热器沿A-A面的剖视图。

上述图中标号说明如下：

1—被冷却介质出口，2—被冷却介质收集管线，3—被冷却介质收集盘管，4—冷却介质分配盘管，5—被冷却介质通道，6—换热单元间被冷却介质连接盘管，7—换热单元间冷却介质连接盘管，8—冷却介质出口，9—冷却介质收集管线，10—被冷却介质分配管，11—被冷却介质入口，12—换热单元底部密封板，13—换热单元内部冷热介质隔板，14—换热单元侧壁，15—换热单元，16—冷却介质通道，17—换热单元顶部密封板，18—冷却介质入口，19—冷却介质分配管，20—壳体，21—被冷却介质收集出口，22—冷却介质分配入口。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本实用新型，但并不因此而限制本实用新型。

一种换热器，该换热器包括壳体20、冷却介质入口18、冷却介质出口8、被冷却介质入口11、被冷却介质出口1、一个或多个换热单元15，所述换热单元15设置在所述壳体20内，其特征在于，所述换热单元15包括若干交替排列的被冷却介质通道5和冷却介质通道16。

根据本实用新型，为了消除因冷热流体引起的热应力，优选地，位于壳体20最上层的换热单元15的顶部设有被冷却介质收集盘管3和冷却介质分配盘管4，所述被冷却介质收集盘管3通过被冷却介质收集管线2与所述被冷却介质出口1流体连通，所述冷却介质分配盘管4通过冷却介质分配管19与所述冷却介质入口18流体连通。

优选地，位于壳体20最下层的换热单元15的底部设有冷却介质收集管线9和被冷却介质分配管10，所述冷却介质收集管线9与所述冷却介质出口8流体连通，所述被冷却介质分配管10与所述被冷却介质入口11流体连通。

在设置多个换热单元15的情况下，优选地，多个换热单元15之间设有换热单元间被冷却介质连接盘管6和换热单元间冷却介质连接盘管7。

优选地，所述被冷却介质通道5和冷却介质通道16之间均为流体不连通，且所述被冷却介质通道5和冷却介质通道16的截面为矩形或圆形；在所述被冷却介质通道5的截面上设有换热单元顶部密封板17，在所述冷却介质通道16的截面上设有换热单元底部密封板12。

根据本实用新型的一种实施方式，进一步优选地，当所述被冷却介质通道5和冷却介质通道16为密封水平交替叠合而成时，所述被冷却介质通道5和冷却介质通道16的截面为矩形。相邻两个通道之间由换热单元内部冷热介质隔板13分隔开，隔板13可以是波纹板或平板，其材质可以是金属或陶瓷，优选金属波纹板。

根据本实用新型的另一种实施方式，进一步优选地，当所述被冷却介质通道5和冷却介质通道16为密封环状交替叠合而成时，所述被冷却介质通道5和冷却介质通道16的截面为圆形。相邻两个通道之间由换热单元15的内部冷热介质隔板13分隔开，隔板13可以是波纹板或平板，其材质可以是金属或陶瓷，优选金属波纹板。此种实施方式提供的换热器能够承受较高的压差。

根据本实用新型，为了避免冷热流体的泄露，完全阻隔冷热物流间的混合，优选全焊接式连接密封结构，装封在圆筒形承压壳体内。

根据本实用新型，为了使得冷热介质在每个通道内均匀分布，且冷热流体完全呈逆流状态，优选地，在所述换热单元15的每一个被冷却介质通道5顶部设有若干被冷却介质收集出口21，其底部设有若干被冷却介质分配入口；在所述换热单元15的每一个冷却介质通道16顶部设有若干冷却介质分配入口22，其底部设有若干冷却介质收集出口。

优选地，所述被冷却介质通道5内的介质与冷却介质通道16内的介质呈纯逆流。

优选地，所述被冷却介质通道5设置在所述换热单元15的最外层。

根据本实用新型，所述的换热器呈立式放置，立式放置不仅可以节约占地，还可以提高换热效率。

优选地，所述壳体20为圆筒形承压壳体，所述被冷却介质出口1和冷却介质入口18设置在所述壳体20的上部，所述冷却介质出口8和被冷却介质入口11设置在所述壳体20的下部。

实施例1

如图1所示，本实施例采用2个上下同轴排列的换热单元15，两个换热单元15的尺寸大小相同。如图2所示，换热单元15的截面呈正方形，长度为1100mm，换热单元高度5000mm。壳体20为圆筒形承压壳体，壳体20上部设有被冷却介质出口1、冷却介质入口18，壳体20下部设有冷却介质出口8、被冷却介质入口11。壳体20直径为1800mm，高度为14600mm。换热单元15中每个被冷却介质通道5和冷却介质通道16的流通截面积分别为5mm×1000mm、4mm×1000mm，相邻通道之间的介质隔板13为不锈钢波纹板。最上层的换热单元15顶部设置有被冷却介质收集盘管3、冷却介质分配盘管4，换热单元间被冷却介质连接盘管6、换热单元间冷却介质连接盘管7，以上四种管线的尺寸相同，管径为3mm。

将本实施例提供的换热器用于某60万吨/年临氢法直馏航煤精制工艺，替换原有的反应产物与混氢原料油换热器。

对比例

将现有的管壳式换热器用于某60万吨/年临氢法直馏航煤精制工艺作为对比例。

采用本实用新型的板壳式换热器与传统管壳式换热器技术参数和经济效益对比分析见表1和表2。

表1技术参数对比

注：换热单元尺寸

本实用新型的板壳式换热器与对比例中的管壳式相比较，换热面积减少41％，传热系数提高156％，热端温差减小6℃，冷端温差减小7℃，多回收热量4.6％，压降小近2kg/cm²。

表2经济效益对比

从表1和表2可以看出，本实用新型的板壳式换热器与对比例的管壳式相比较，节省设备造价10万元；重量减少38％，体积小、占地节省54％，投资低，操作费用每年节省一百多万；板壳式换热器与管壳式相比较，由于压降减小，压缩机轴功率相应减少20kW，电价格按照0.5元/度，用电费减少8.4万元/年；年节约燃料费97.75万元，20年节省总投资1955万元，经济效益十分可观。

实施例2

如图1、图4所示，本实施例采用的换热器壳体尺寸、换热单元15的高度和盘管内径等参数与实施例1相同，不同之处在于，本实施例中的换热单元15的横截面呈圆形，冷、热介质流体通道与实施例1相同，换热单元15直径为1650mm。本实施例提供的换热器可以用于冷热物流高压差工况，如两侧压差为5MPa，经测该换热器冷热物流两侧压降分别为65kPa/80kPa。热流温度(进/出)分别为288℃/113℃、冷流温度(进/出)分别为82℃/275℃，平均温差20.8℃。

实施例3

如图3、图4所示，本实施例采用的换热器壳体尺寸、换热单元15的直径和盘管内径等参数与实施例2相同。不同之处在于本实施例中的换热单元15只有一个，换热单元15的高度10000mm，本实施例提供的换热器可以用于冷热物流高压差工况，如两侧压差为2MPa，经侧该换热器冷热物流两侧压降分别为58kPa/71kPa。热流温度(进/出)分别为284℃/123℃、冷流温度(进/出)分别为80℃/265℃，平均温差25.2℃。

由此可见，本实用新型采用的冷、热物流流道环状交替排列，能够用于常规板壳式换热器不能使用的场合，换热器压降低，并且换热器内流体呈逆流流动，温差较为平均，拓宽了常规板壳式换热器的使用范围。由于采用单元式的换热组件，可以根据不同的热负荷、压力等级等工艺条件，选择采取何种换热器形式，设置换热组件的数量，更重要的是便于后期的维修，如某个换热单元出现堵塞或泄露，只需对其进行更换，从根本上到达节省设备检修时间，降低成本的目的。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种换热器，该换热器包括壳体(20)、冷却介质入口(18)、冷却介质出口(8)、被冷却介质入口(11)、被冷却介质出口(1)、一个或多个换热单元(15)，所述换热单元(15)设置在所述壳体(20)内，其特征在于，所述换热单元(15)包括若干交替排列的被冷却介质通道(5)和冷却介质通道(16)。

2.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，位于壳体(20)最上层的换热单元(15)的顶部设有被冷却介质收集盘管(3)和冷却介质分配盘管(4)，所述被冷却介质收集盘管(3)通过被冷却介质收集管线(2)与所述被冷却介质出口(1)流体连通，所述冷却介质分配盘管(4)通过冷却介质分配管(19)与所述冷却介质入口(18)流体连通。

3.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，位于壳体(20)最下层的换热单元(15)的底部设有冷却介质收集管线(9)和被冷却介质分配管(10)，所述冷却介质收集管线(9)与所述冷却介质出口(8)流体连通，所述被冷却介质分配管(10)与所述被冷却介质入口(11)流体连通。

4.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，多个换热单元(15)之间设有换热单元间被冷却介质连接盘管(6)和换热单元间冷却介质连接盘管(7)。

5.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述被冷却介质通道(5)和冷却介质通道(16)之间均为流体不连通，且所述被冷却介质通道(5)和冷却介质通道(16)的截面为矩形或圆形；在所述被冷却介质通道(5)的截面上设有换热单元顶部密封板(17)，在所述冷却介质通道(16)的截面上设有换热单元底部密封板(12)。

6.如权利要求5所述的换热器，其特征在于，当所述被冷却介质通道(5)和冷却介质通道(16)为密封水平交替叠合而成时，所述被冷却介质通道(5)和冷却介质通道(16)的截面为矩形；当所述被冷却介质通道(5)和冷却介质通道(16)为密封环状交替叠合而成时，所述被冷却介质通道(5)和冷却介质通道(16)的截面为圆形。

7.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述被冷却介质通道(5)顶部设有若干被冷却介质收集出口(21)，其底部设有若干被冷却介质分配入口；所述冷却介质通道(16)顶部设有若干冷却介质分配入口(22)，其底部设有若干冷却介质收集出口。

8.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述被冷却介质通道(5)内的介质与冷却介质通道(16)内的介质呈纯逆流。

9.如权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述被冷却介质通道(5)设置在所述换热单元(15)的最外层。

10.如权利要求1-9中任一项所述的换热器，其特征在于，所述壳体(20)为圆筒形承压壳体，所述被冷却介质出口(1)和冷却介质入口(18)设置在所述壳体(20)的上部，所述冷却介质出口(8)和被冷却介质入口(11)设置在所述壳体(20)的下部。